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荷叶塘高架桥(第二联)施工图设计.rar

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    荷叶 高架桥 二联 施工图 设计
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    CH ANG SH AH G HH G HH G H UNIVERSITYO FO O O SCIENCE&TECH NO LO G YH O O GH O O GH O O G毕 业 设 计( 论 文 )题目 : 荷叶塘高 架桥(第二联) 施工图设计学 生姓 名: 范 强学 号 : 200918020328班 级 : 桥 梁工 程 0903专 业 : 桥 梁工 程指 导教 师: 曾 有艺2013年 06月目 录 目 录 目 录 目 录第 一 章 桥 型 方 案 比 选 -----------------------------------------------------11.1概 述 ---------------------------------------------------------------11.1.1设 计 材 料 -------------------------------------------------------11.1.2设 计 标 准 -------------------------------------------------------11.1.3材 料 设 计 -------------------------------------------------------11.1.4采 用 规 范 -------------------------------------------------------21.2方 案 设 计及 比 选 -----------------------------------------------------2第二 章 结构 尺寸拟 定2.1纵 桥 向 尺寸 拟 定 -----------------------------------------------------52.2横 桥 向 尺寸 拟 定 -----------------------------------------------------62.2.1基 本 材 料 的 选 用 -------------------------------------------------7第三 章 上 部 结 构的 内 力 计 算 ------------------------------------------------83.1全 桥 结构 单 元 的 划 分 -------------------------------------------------83.1全 桥 施工 阶 段 的 划 分 -------------------------------------------------83.2.1施 工 块 划 分 的 基 本 原 则 -------------------------------------------83.2.2施 工 块的 划 分 ---------------------------------------------------83.3主 梁内 力 计算 -------------------------------------------------------93.3.1恒 载 内 力计 算 ----------------------------------------------------93.3.2施 工 阶 段内 力 ----------------------------------------------------93.3.3边 跨 合拢 段 内 力 -------------------------------------------------113.3.4中 跨 合拢 段 内 力 -------------------------------------------------133.3.5温 度内 力 -------------------------------------------------------153.3.5.1截 面 升 温 ----------------------------------------------------153.3.5.1截 面 降 温 ----------------------------------------------------183.3.6支 座 沉 降 -------------------------------------------------------20第四 章 预 应 力 钢 筋 的 估 算 与 布 置 ------------------------------------------224.1预 应 力 钢 筋 的 估 算 -------------------------------------------------224.1.1混 凝 土 的 设 计 指 标 及 预 应 力 钢 筋 参 数 ------------------------------224.1.2各 个 截 面 预 应 力 筋 的 估 算 ---------------------------------------224.1.2.1按 承 载 能 力 极 限 计 算 时 满 足 正 截 面 强 度 要 求 --------------------234.1.2.2按 正 常 使 用 极 限 状 态 的 应 力 要 求 计 算 --------------------------304.2预 应 力 钢 筋 的 布 置 ------------------------------------------------334.3预 应 力 损 失 ------------------------------------------------------354.3.1摩 阻 损 失 ----------------------------------------------------354.3.2锚 具 变 形 ----------------------------------------------------364.3.4预 应 力 筋 的 松 弛 ----------------------------------------------374.3.5收 缩 徐 变 损 失 ------------------------------------------------38第五 章 内 力 组 合 -------------------------------------------------------395.1内 力 组 合 原 则 ----------------------------------------------------395.2承 载 能 力 极 限 状 态 下 的 效 应 组 合 ----------------------------------395.3正 常 使 用 极 限 状 态 下 的 效 应 组 合 ----------------------------------425.4各 项 组 合 列 表 --------------------------------------------------42第六 章 截 面 验 算 --------------------------------------------------------426.1正 截 面 抗 弯 验 算 -------------------------------------------------426.2持 久 状 况 正 常 使 用 极 限 状 态 计 算 ------------------------------------466.2.1正 截 面 抗 裂 验 算 ---------------------------------------------466.2.2斜 截 面 抗 裂 验 算 ---------------------------------------------566.2.3使 用 阶 段 预 应 力 混 凝 土 受 压 去 混 凝 土 最 大 压 应 力 验 算 ------------626.2.4预 应 力 钢 筋 的 拉 应 力 验 算 ------------------------------------686.2.5混 凝 土 的 主 压 应 力 验 算 --------------------------------------736.2.6扰 度 验 算 ---------------------------------------------------786.2.7预 拱 度 计 算 -------------------------------------------------79参 考 文 献 ----------------------------------------------------------81致 谢 --------------------------------------------------------------83荷 叶 塘 高 架 桥 第 二 联 施 工 图 设 计 设 计第 1页 共 83页第一 章 桥型 方案比 选1.1 概 述本次 的毕业 设计的 题目荷 叶塘高 架桥左 幅第二 联上部 结构初 步设计 ,全桥 为 572m,本次 设计分 为两联 每一联 为 ( 78+130+78) m的预 应力混 凝土连 续梁桥 , 此设 计为双 向六车道 ,因此 本设计 分为两 幅,设 计时只 考虑单 幅的设 计。梁 体采用 单箱单 室箱型 截面 ,全梁 共分 93个单 元 。 建模 时单元 划分长 度规格 为 1m, 3m, 3.5m, 4m由于 连续梁 桥的受力特 点,支 点附近 承受较 大的负 弯矩, 而跨中 则承受 正弯矩 ,因此 梁高采 用变高 度梁 ,梁底 按二次 抛物线 变化。 这样不 仅使梁 体自重 得以减 轻,还 增加了 桥梁的 美观效 果。由于 预应力 混凝土 连续梁 桥为超 静定结 构 , 如果 采用笔 算的话 耗时较 多 , 且准 确性难以 保证 , 故本 设计采 用桥梁 midas进行 建模计 算 , 这样 不仅提 高了效 率 , 而且 准确度也得 以提高 。1.1.1 设计 材料设计 任务书1.1.2 技术 标准⑴ 设计 标准: 设计荷 载:公 路 -Ⅰ 级, 设计车 速 80km/h;⑵ 桥面 宽度: 0.755m(安 全带) +11.25m(行 车道) +0.755m(安 全带)⑶ 通航 要求: 无;⑷ 设计 洪水频 率:无⑸ 设计 抗震基 本烈度 : 无1.1.3材料 设计混凝 土: C50混凝 土桥面 铺装材 料:沥 青混凝 土荷 叶 塘 高 架 桥 第 二 联 施 工 图 设 计 设 计第 2页 共 83页预应 力钢筋 : 1860钢绞 线非预 应力钢 筋 : 直径 ≥ 12mm的用 Ⅱ 级螺 纹钢筋 , 直径 <12mm的用 Ⅰ 级光 圆钢筋 ;1.1.4 采用 规范JTGB01-2003 《公 路工程 技术规 范》JTGD60-2004 《公 路桥涵 设计通 用规范 》JTJD63-2005 《公 路砖石 及砼桥 涵设计 规范》JTGD62-2004 《公 路钢筋 砼及预 应力砼 桥涵设 计规范 》JTJD63-2007 《公 路桥涵 地基与 基础设 计规范 》1.2 桥 型方 案1.2.1 构思 宗旨选取 设计方 案都必 须经过 各项指 标的对 比分析 , 总结 出各个 方案的 缺点不 足 , 最后选 出一 个综合 指标高 的方案 来设计 。 首先 评定标 准为 、 总造 价便宜 、 材料 环保 、 施工 劳动力 少且安 全 和桥 与当 地和谐 美观 应是 优秀方 案 。 如果 是有关 部门规 定或者 是说有 别的政治 要求或 技术难 以攻克 的话就 直接被 选或者 淘汰 .但由 于本次 毕业设 计没有 其他特 殊要求 因此就 按正常 的比选 方法进 行方案 的选取 。 最后 在比 较时 也结 合本设 计任务 书上的各种 要求进 行全方 位的比 选。1.2.2 桥型 方案设 计 及比 选在对 本桥的 方案设 计中, 所选的 桥型分 别是: ■ 三跨 两联连 续梁桥■ 三跨 连拱桥第一 方案: 预应 力混凝 土梁桥1连续 梁桥, 桥型新 颖简洁 轻巧, 外形美 观,桥 净空大 ,桥下 视野开 阔。2施工 过程 体系 转换方 便,伸 缩缝 较 少, 行车 比其 他类型 桥梁 舒服 。3顺桥 向 的 抗弯 刚度和 横向 的 抗扭 刚 比较 度大 ,受力 性能好 。4顺桥 向 的 抗推 刚 较 度小 , 对 于 温度 变化 、 混凝 土 收缩 徐变及 偶然 荷载的 影响 均有荷 叶 塘 高 架 桥 第 二 联 施 工 图 设 计 设 计第 3页 共 83页利。 第二 方案: 四跨连 拱桥拱桥 主要是 受压为 主 , 但是 在水平 方向上 具有很 大的水 平推力 因此在 设计过 需要充分的 考虑其 受理特 点进行 设计。1结构 特点, 主要以 受压为 主,具 有巨大 的水平 推力。2由于 本方案 是连拱 桥水平 推力主 要由梁 中的系 杆全部 承担;3结构 轻巧, 美观适 用性强 。4施工 方法可 以采用 顶推方 式进行 施工且 施工比 较方便 安全。第三 方案: 中承式 钢管混 凝土拱 桥 表一 :方案 比选表 表 1-1比选 条件桥型预应 力混凝 土箱梁 桥 系杆 连拱桥桥跨 两联 78m+130m+78m 4× 143m主跨 截面形 式及材 料 箱型 梁,钢 筋砼 钢箱 梁 钢材施工 方法 悬臂 浇筑施 工 支架 施工 顶推 悬臂 拼装安全 满 足 行 车 和 施 工 安 全 要求施 工方法 比较成 熟 满 足 行 车 和 施 工 安 全 要求施 工难度 较大经济 需要 的机具 较少 , 无需 大型新 设备 , 可以 充分降 低施 工 成 本 ; 所 用 材 料 普通 , 价格 较低 , 但是 支座相对 较多 , 城桥 后的支 座维护 费用较 多。高桥 施工难 度较大 , 比较危险 , 要专 门的施 工机械与机 具,需 要大型 设备 ;施 工 过 程 中 技 术 含 量 较高, 相对耗 资较多 。美观 梁桥 整体性 能好 , 从远 处看去 给人以 敦厚朴 实感 拱桥 线条优 美 , 与周 围地形相 适应的 。荷 叶 塘 高 架 桥 第 二 联 施 工 图 设 计 设 计第 4页 共 83页后期 维护 更换 支座 更换 斜拉锁 ( 费用 较高且繁琐 )受力 特点 主 梁 的 不 同 截 面 上 有 的有 正 弯 矩 , 有 的 有 负 弯矩 , 而弯 矩的绝 对值均 较同跨 径桥的 简支梁由吊 索提拉 整个桥 面系 ,钢拱 主要受 压 , 桥面 中的系杆 受拉。优点 主 梁 的 不 同 截 面 上 有 的有 正 弯 矩 , 有 的 有 负 弯矩 , 而弯 矩的绝 对值均 较同跨 径桥的 简支梁 小 。 这样 , 可 节 省 主 梁 材 料 用量。 行车 较为顺 适相 对 于 梁 桥 来 说 比 较 美观 , 支座 比梁桥 少行车 也比较 舒适。缺点 外 形 比 较 单 一 且 箱 梁 容易 出 现 裂 缝 而 导 致 里 面钢筋 的锈蚀钢 管 中 的 混 凝 土 容 易 和钢 管 分 离 是 结 构 受 力 不稳定 , 拉锁 的后期 维护费用比 较高结论 优胜 方案通过 上面 的分析 比较 , 钢管 混凝土 拱桥虽 然 在结 构 造型 上非 常的漂 亮 , 但是 施工 方法难 度较大 , 对地 质要求 高 , 造价 方面 也比较 昂贵 ; 预应 力混凝 土 连续 梁在 桥结 构受力性能 较好 , 而且 施工 方便 技术 熟练 , 后期 养护 工程量 小 , 造价 成本 相对 而言 便宜 。 所以在这 次 本设 计最终 确定选 择连续 梁桥方 案。荷 叶 塘 高 架 桥 第 二 联 施 工 图 设 计 设 计第 5页 共 83页第二 章 结构 的尺寸 拟定2.1纵 桥向 尺 寸的 拟 定预应 力混凝 土连续 梁 可以 按截面 体系来 分大概 可以分 为这几 类 , 比如说有 等截 面 、变截 面连续 梁桥 和 桁架 式 连续 梁桥 。 但是 等截 面 和 变截 面是目 前 在我 国已经 建成的 预应力 混凝 土连 续 梁桥 采 中使 用的最 多的两 种截面 形式 。 然而 等 截 面连 续 梁 主要 适宜于 这样的 一些跨 径 : 跨 径一 般为 30~ 50m,主要 是结构 比较的 简单 , 工期 比较短 或者紧 张的的连 续梁 ; 一般 此类桥 梁会做 成同等 跨进 , 但是 也可 以不等 跨布置 , 不等 跨时 边跨 与中跨之 比 一般 为 0.6-0.8,高 跨比 一 般 选在 为 1/15~ 1/25之内 ; 施工 方法的 选择一 比较多比如 : 支架 施工、 逐跨架 设施工 、移动 模架施 工及顶 推施工 等 主要 是根据 需要来 选择 。而变 截面梁 主要适 用于 跨径 比较大 的 预应 力混凝 土连续 梁桥 。 根据 本次有 关设计 的材料 ,因此 本次 设计 选用变 截面预 应力混 凝土连 续梁 。 变截 面箱 梁 梁底 立面曲 线可采 用圆弧 线 、 二次 抛物线 和 折线 的一 个 高度 变化 来 为 抵抗 梁内的 各项受 力 , 在设 计上 还可 将截面 的底板 、 顶板 和腹板 也进 行一个 线性的 变化 。 在本 设计中 梁底立 面曲线 选用抛 物线形 , 底板 采用变 厚度 。 在 本设 计的桥 梁立面 分 孔布 置方面 , 边跨 与 主跨 之比 一般为 0.6~0.8为宜 , 当 由于 条件限 制时 边跨 与中跨 之比小 于 0.3时 , 必须 在 边孔 桥台支 座要做 成拉压 式 来抵 抗梁内 的负反 力 。 其跨 径布置 为 78m+130m+78, 边跨 径 与 主跨 径 之比 为 0.6。箱梁 截面 梁的 梁高与 主 径之 比 , 在跨 中截面 一般为 1/30~ 1/60为宜 , 支点 零号 块段 可选用 1/15~ 1/20,在 本设计 ,跨中 截 面 处梁 高为 3m,支 座处梁 高为 7.5m。桥 梁第一 联的布置 图如图 2.1示。桥梁 第一联 图 2.1荷 叶 塘 高 架 桥 第 二 联 施 工 图 设 计 设 计第 6页 共 83页2.2 横 桥向 尺 寸 的拟 定本设 计选用 分离式 单箱 单 室的 箱形截 面。⑴ 梁高 、顶板 厚与底 板厚在 本次 设计的 桥中 , 箱梁 底板厚 度随 着向 支点靠 近而增 大 , 因 此 根 本次 设计底 板 板厚度 考虑 再 梁高 的 1/10~ 1/12左右 , 以 满足 施工 和 使用 阶段 的 要求 , 并在 开裂 或者压 碎阶段 段使 中性轴 还 保持 在底板 之 内; 中跨 合拢段 底板 大概 为支点 0.5— 0.4倍左 右。 在 这个 设计 中支 点零 号块 处的 底板厚 为 90cm, 跨中 级各 合拢段 处底 板厚为 30cm, 支座 与跨中 呈现 二次抛 物线变 化 。箱梁 截面 悬臂 由于本 次设计 不考虑 桥面纵 向预应 力钢筋 因此本 在设计 上取两 侧的悬臂 长度为 3米 。 同时 箱梁桥 面也没 有设置 纵坡 , 因此 在整个 桥梁在 桥面铺 装的时 候需要采 用三角 垫层来 设置纵 坡 。 由于 箱梁 腹 板 主要 以受 拉和抗 剪为主 。 然而 在 本次 设计的续梁 桥中 , 预应 力钢 束 弯束 对 腹板 中的 剪力 的抵消 使 腹板 内的拉 应力和 剪力大 大的减 小 ;所以 , 考虑 上述因 素 外 , 还应 当考虑 箱梁内 部预应 力管道 的布置 以及管 道的直 径 。在 这里腹板 内 以及 各处的 预应力 管道的 直径都 采用 10cm; 在 国内 已经建 成的 大跨 径预 类似 本次设计 的桥梁 中 , 腹板 宽度 一般 都采用 从中间 向支点 处加宽 , 来抵 抗从跨 中向支 点逐渐 增大的 剪力 , 因此 根据不 同跨径 一般 宜取 40~ 120 cm, 或者 更具设 计要求 取更高 。 在 本设计 中跨中 顶板厚 度取 0.3m, 腹板 厚度在 跨中 及合 拢段现 浇段均 0.4m , 支点 零号 块 腹板宽 0.6m底板 为 0.9m。 底 板和 顶板 分别 为 0.6~ 0.4m,0.9m~ 0.3m厚度 的渐变 。 箱梁 截面尺寸如 下图 2.2所示 :荷 叶 塘 高 架 桥 第 二 联 施 工 图 设 计 设 计第 7页 共 83页箱梁 截面尺 寸图 图 2.22.2.1 基 本 材 料 的 选 用( 1) 主梁箱梁 采用 C50号混 凝土。( 2) 预应 力 钢材钢绞 线采 用 1860钢绞 线 , 标准 强度 为 1860Mpa, Φ 15.2面 积 139mm2,弹性 模量 为 1.95× 105 Mpa。带肋 钢筋应 符合《 钢筋混 凝土用 热轧带 肋钢筋 》 GB1499-91的规 定、光 圆钢筋 应符合 《 钢筋 混凝土 用热轧 光圆钢 筋 》 GB1499-91的规 定 。 非预 应力钢 筋 : 直径 ≥ 12mm的用Ⅱ 级螺 纹钢筋 ,直径 <12mm的用 Ⅰ 级光 圆钢筋 。
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